DE2951699C2 - Solar power plant with semiconductor solar cells - Google Patents
Solar power plant with semiconductor solar cellsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Solarkraftwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a solar power plant according to the preamble of claim 1.
Der vorbekannte Stand der Technik zeigt ein Segelflugzeug, auf dessen Oberseite der Tragflächen und des Rumpfes Solarzellen angebracht sind, um die Accumulatoren für die elektronischen Bordinstrumente nachzuladen (DE-OS 26 16 000).The previously known state of the art shows a glider on whose upper side the wings and fuselage are mounted solar cells in order to recharge the accumulators for the electronic on-board instruments (DE-OS 26 16 000).
Für den Hauptantrieb des Triebwerkes von Flugzeugen oder Luftschiffen ist diese Art aber nicht oder nur unvollkommen geeignet, weil die hierfür zur Verfügung stehende Solarfläche in der Regel zu klein ist.However, this type is not or only partially suitable for the main propulsion of the engines of aircraft or airships, because the solar surface available for this purpose is usually too small.
Es ist ferner aus der Weltraumtechnik bekannt, daß Weltraumfahrzeuge in geringer Höhe molekulare Luft durch Absorbtion einsammeln, und zwar in einer Höhe von 550 000 Fuß. Hierzu wurde ein Solar-Kollektor-Energieantrieb vorgeschlagen. Der hierzu verwendete sogenannte Solar- Kollektor-Vorhang wird bei den Weltraumfahrzeugen ganz allgemein in zusammengerolltem Zustand in eine Umlaufbahn geschossen und erst im Weltraum entrollt. Dem Fachmann scheint dieses Element zur Verwendung im Luftraum aus aerodynamischen Gründen ungeeignet (US-Z: Aviation Week, Jahrg. 1961, Ausgabe vom 19. Juni, S. 59).It is also known from space technology that spacecraft collect molecular air by absorption at low altitudes, namely at an altitude of 550,000 feet. A solar collector energy drive has been proposed for this purpose. The so-called solar collector curtain used for this purpose is generally rolled up and launched into orbit in spacecraft and only unrolled in space. To the expert, this element seems unsuitable for use in airspace for aerodynamic reasons (US-Z: Aviation Week, Year 1961, Issue of June 19, p. 59).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Solarkraftwerk der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß es für den Hauptantrieb von Luftschiffen und Flugzeugen ausreichend dimensioniert werden kann.The invention is based on the object of designing the solar power plant of the type mentioned at the beginning in such a way that it can be sufficiently dimensioned for the main propulsion of airships and aircraft.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Der bahnförmige Materialstreifen verursacht außerordentlich wenig Luftwiderstand und kann so groß dimensioniert werden, daß er zum Antrieb beispielsweise eines Motorsegelflugzeugs voll ausreicht. Das liegt daran, daß die Größe der Solarfläche nicht von der Größe des Luftschiffes oder Flugzeuges abhängig ist, sondern um ein Vielfaches größer gewählt werden kann. Darüber hinaus ergibt sich der große Vorteil, daß der Materialstreifen unabhängig von dem Flugzeug oder Luftschiff gefertigt werden kann. Es besteht somit die Möglichkeit, die verschiedensten bekannten Arten von Luftschiffen oder Flugzeugen ohne übermäßigen Aufwand mit diesem Materialstreifen zu versehen.The characteristic features of claim 1 are provided to solve this problem. The web-shaped strip of material causes extremely little air resistance and can be dimensioned so large that it is fully sufficient to power a motor glider, for example. This is because the size of the solar surface does not depend on the size of the airship or aircraft, but can be chosen to be many times larger. In addition, there is the great advantage that the strip of material can be manufactured independently of the aircraft or airship. It is therefore possible to provide the most diverse types of known airships or aircraft with this strip of material without excessive effort.
Ein weiterer bedeutender Vorteil ergibt sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3. Dadurch wird die insgesamt zur Verfügung stehende Solarfläche nochmals stark vergrößert, so daß sie bei genügender Boden- oder Wolkenabstrahlung von unten wesentlich kleiner sein kann als andernfalls. Durch Wasser, Schnee und Wolken wird bekanntlich die Sonnenstrahlung in erheblichem Umfang nach oben reflektiert. Aber selbst für den Fall, daß die Abstrahlung unwesentlich sein sollte, ist die diffuse Sonnenstrahlung auf die Unterseite in gewissem Umfang immer vorhanden.Another significant advantage is provided by the characterizing features of claim 3. This greatly increases the total solar surface available, so that if there is sufficient radiation from the ground or clouds from below, it can be much smaller than it would otherwise be. It is well known that water, snow and clouds reflect a considerable amount of solar radiation upwards. But even if the radiation is insignificant, diffuse solar radiation on the underside is always present to a certain extent.
Es folgt die Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigtThe following is a description of several embodiments with reference to the drawing. In this,
Fig. 1 eine Seitenansicht auf ein Luftschiff; Fig. 1 is a side view of an airship;
Fig. 2 eine Ansicht von vorn auf das Luftschiff nach Fig. 1 und Fig. 2 is a front view of the airship according to Fig. 1 and
Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Segelflugzeug mit dem Erfindungsgegenstand. Fig. 3 is a plan view of a glider with the subject matter of the invention.
Fig. 1 zeigt ein Luftschiff 39, wie es z. B. für Werbezwecke oder zum Transport von Lasten aber auch Personen in unwegsamen Gebieten Verwendung findet. Insbesondere fahren solche Luftschiffe in sonnenreichen Entwicklungsländern. Zunächst ist eine obere Abflachung zur Aufnahme von Solarzellen 1 a vorgesehen. Da dies aber noch nicht ausreicht, sind etwa in gleicher Ebene weitere plattenförmige Elemente mit den Solarzellen 1 b, 1 c vorgesehen, welche noch durch Streben 40, 41 und 42 versteift sein können. Das elektrische Kabel 5 führt in diesem Falle über die Außenhülle zum Motor 46 in der Gondel 9 zum Antrieb des Luftschiffes durch den Propeller 45. Nicht dargestellt ist, daß darüber hinaus an der in der Fahrtrichtung gesehenen hinteren Kante weitere Solarzellen-Folien angeordnet sind. Fig. 1 shows an airship 39 , which is used for advertising purposes or for transporting loads or people in impassable areas. Such airships are used in particular in developing countries with plenty of sun. Firstly, an upper flattened area is provided to accommodate solar cells 1a . However, as this is not sufficient, further plate-shaped elements with the solar cells 1b , 1c are provided at approximately the same level, which can be further stiffened by struts 40, 41 and 42. In this case, the electrical cable 5 leads via the outer shell to the motor 46 in the gondola 9 for driving the airship via the propeller 45. What is not shown is that further solar cell films are also arranged on the rear edge as seen in the direction of travel.
Ein auf diese Weise angetriebenes Luftschiff zeigt natürlich den Vorteil, daß kein Treibstoff mitgenommen werden muß und daß die Reichweite unbegrenzt ist. Lediglich für den Fall von Nachtfahrten muß eine Batterie mitgenommen werden.An airship powered in this way obviously has the advantage that no fuel needs to be carried and that the range is unlimited. A battery only needs to be taken along for night flights.
Fig. 2 zeigt das gleiche wie Fig. 1. Man sieht hier die Anordnung der Streben 41-44. Natürlich ist durch diese Streben und durch die zusätzlichen Flächen 1 b, 1 c der Luftwiderstand des Luftschiffes ein wenig vergrößert. Dies spielt aber bei der verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit von Luftschiffen keine große Rolle im Vergleich zu den erwähnten Vorteilen. Die Batterie würde natürlich auch z. B. im Stillstand beim Laden des Luftschiffes aufgeladen werden. Fig. 2 shows the same as Fig. 1. Here you can see the arrangement of the struts 41-44 . Of course , these struts and the additional surfaces 1b , 1c increase the air resistance of the airship a little. However, given the relatively low speed of airships , this does not play a major role compared to the advantages mentioned. The battery would of course also be charged when the airship is stationary, for example when it is being charged.
Fig. 3 zeigt ein Motor-Segelflugzeug, das sowohl zum Segeln als auch durch einen Hilfsmotor angetrieben zum Motorflug geeignet ist. Der Motor 46 ist üblicherweise so ausgelegt, daß er gerade ausreicht, mit Motorkraft zu starten. Die Geschwindigkeit solcher Flugzeuge liegt bekanntermaßen sehr niedrig. Fig. 3 shows a motor glider which is suitable both for gliding and for powered flight when powered by an auxiliary motor. The motor 46 is usually designed so that it is just sufficient for starting with motor power. The speed of such aircraft is known to be very low.
Gemäß der Erfindung sind hier links und rechts je ein verhältnismäßig dünner bahnförmiger Materialstreifen an den beiden Tragflügeln befestigt. Natürlich handelt es sich hierbei ebenfalls um Solarzellen 1 b, 1 c ohne Konzentratoren, die z. B. eine Wandstärke von nur 1 mm und ein entsprechend geringes Gewicht haben. Natürlich ist aber durch die erforderliche Verdrahtung noch ein gewisses Gewicht der Materialstreifen bedingt, wenn die Kabel aber so schwach wie möglich gehalten werden, ergibt sich die Möglichkeit, die Materialstreifen sehr leicht und sehr dünn zu halten. Dabei können die Solarzellen in durchsichtigem ein wenig elastischem Grundstoffmaterial eingebettet sein und bevorzugt mit dem Materialstreifen eine durchgehende glatte Einheit bilden, damit hierdurch möglichst wenig Luftwiderstand vorhanden ist.According to the invention, a relatively thin web-shaped strip of material is attached to the two wings on the left and right. Of course, these are also solar cells 1 b , 1 c without concentrators, which have a wall thickness of just 1 mm and a correspondingly low weight. Of course, the necessary wiring means that the material strips still have a certain weight, but if the cables are kept as thin as possible, it is possible to keep the material strips very light and very thin. The solar cells can be embedded in a transparent, slightly elastic base material and preferably form a continuous, smooth unit with the material strip so that there is as little air resistance as possible.
Durch die Kunststoffseile 48, die in der dargestellten Weise um die Tragflügel herumgeführt sind, werden die Materialstreifen an den Hinterkanten der Tragflügel befestigt. Es besteht kein Zweifel, daß durch den Fahrtwind die Materialstreifen etwa horizontal zum Boden bei Horizontalflug gehalten werden, so daß sich eine weitere Befestigung erübrigt. Sie können auch so lang gemacht werden, daß die Fläche ausreichend ist, den verhältnismäßig schwachen Motor 46 über die beiden Kabel 6 a und 6 b ausreichend ohne Batterie zu speisen. Bei mangelnder Sonneneinstrahlung besteht die Mög -lichkeit zu segeln.The strips of material are attached to the trailing edges of the wings by means of the plastic cables 48 , which are guided around the wings as shown. There is no doubt that the wind keeps the strips of material approximately horizontal to the ground during horizontal flight, so that further attachment is not necessary. They can also be made long enough that the surface area is large enough to adequately power the relatively weak motor 46 via the two cables 6a and 6b without a battery. If there is not enough sunlight , it is possible to sail.
Die erfindungsgemäßen Materialstreifen mit den Solarzellen 1 c und 1 b gemäß Fig. 3 sind auch bei Luftschiffen oder Drachen verwendbar, wobei sie bevorzugt, wie schon erwähnt, ebenfalls an der Hinterkante der Luftschiffe oder Drachen befestigt werden können. Sie können aus Textilien oder Kunststoffmaterial bestehen, das zumindest teilweise ela -stisch ist. Die in der Luft erfolgenden Bewegungen stören in der Regel nicht.The material strips according to the invention with the solar cells 1c and 1b according to Fig. 3 can also be used in airships or kites , whereby they can preferably, as already mentioned, also be attached to the rear edge of the airships or kites. They can consist of textiles or plastic material that is at least partially elastic. The movements that occur in the air are generally not disruptive.
Eine weitere bevorzugte Möglichkeit ergibt sich dadurch, daß das Luftschiff mit durchsichtigen Außen- und Innenhüllen versehen wird und in dem mit Gas gefüllten Raum die Plattenkonstruktion nach dem Hauptpatent angeordnet wird. Diese Maßnahme zeigt den Vorteil, daß der Luftwiderstand nicht vergrößert ist. Außerdem wird dadurch die Sonnennachführung mit Konzentratoren ermöglicht.Another preferred possibility is that the airship is provided with transparent outer and inner shells and the plate construction according to the main patent is arranged in the gas-filled space. This measure has the advantage that the air resistance is not increased. It also makes it possible to track the sun with concentrators.
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